一、pH的定義

溶液的酸堿性可用[H⁺]或[OH^-]來(lái)表示，習(xí)慣上常用[H⁺]來(lái)表示。因此溶液的酸度就是指溶液中[H⁺]的大小。對(duì)于很稀的溶液，用[H⁺]來(lái)表示溶液的酸堿性往往既有小數(shù)又有負(fù)指數(shù)，使用不方便，因此常用pH值來(lái)表示溶液的酸堿性。

pH值是指氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，即pH=一lg[H⁺]

例如：[H⁺]=10一⁷mol/L，pH=7；[H⁺]=10^一9mol/L，pH=9；[H⁺]=10^一3mol/L，Ph=3。

pH值的使用范圍一般在0～14之間。pH值越小，溶液的酸性越強(qiáng)，堿性越弱；pH值越大，溶液的酸性越弱，堿性越強(qiáng)。溶液的酸堿性和pH值之間的關(guān)系為：中性溶液，pH=7；酸性溶液，pH＜7；堿性溶液，pH＞7。溶液pH值相差一個(gè)單位，[H⁺]相差10倍。更強(qiáng)的酸性溶液，pH值可以小于0([H⁺]＞lmol/L)；更強(qiáng)的堿溶液，pH值可以大于14([OH^-]＞1mol/L)。這種情況下，通常不再用pH值來(lái)表示其酸堿性，而直接用[H⁺]或[OH]來(lái)表示。

溶液pH值的粗略測(cè)定，可使用廣泛pH試紙或精密pH試紙來(lái)獲得，準(zhǔn)確測(cè)定溶液的pH值可使用pH計(jì)來(lái)完成。

二、方法原理

pH值由測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)而得，通常以玻璃電極為指示電極、飽和甘汞電極為參比電極組成電池。在25℃時(shí)，溶液中每變化1個(gè)pH單位，電位差改變59.16mV，在儀器上直接以pH的讀數(shù)表示。

玻璃電極基本上不受顏色、膠體物質(zhì)、濁度、氧化劑、還原劑以及高含鹽量的影響。但在pH＜1的強(qiáng)酸性溶液中，會(huì)有所謂的“酸誤差”，可按酸度測(cè)定；在pH＞10的堿溶液中會(huì)產(chǎn)生鈉誤差，使讀數(shù)偏低，可用“低鈉誤差”電極消除鈉誤差，還可以選用與被測(cè)溶液pH值相近似的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)儀器進(jìn)行校正。溫度影響電極的電位和水的電離平衡，儀器上有補(bǔ)償裝置對(duì)此加以校正。測(cè)定時(shí)，應(yīng)注意調(diào)節(jié)儀器的補(bǔ)償裝置與溶液的溫度一致，并使被測(cè)樣品與校正儀器用的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度誤差在±1℃以內(nèi)。不可在含油或含脂的溶液中使用玻璃電極，測(cè)量之前可用過(guò)濾方法除去油或脂。

三、試劑與儀器

1．標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)溶液)均需用新煮沸并放冷的純水(不含C0₂，電導(dǎo)率應(yīng)小于2Μs/cm，pH值在6.7～7.3之間為宜)配制。配成的溶液應(yīng)貯存在聚乙烯瓶或硬質(zhì)玻璃瓶?jī)?nèi)。此類溶液可以穩(wěn)定1～2個(gè)月。測(cè)量pH時(shí)，按水樣呈酸性、中性和堿性三種可能，常配制以下三種標(biāo)準(zhǔn)溶液：

(1)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液甲 稱取預(yù)先在110～130℃干燥2～3h的鄰苯二甲酸氫鉀(KHC₈H₄O₄)10.12g，溶于水并在容量瓶中稀釋至1L。此溶液的pH值在25℃時(shí)為4.008。

(2)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液乙 分別稱取預(yù)先在110～130℃干燥2～3h的磷酸二氫鉀(KH₂P0₄)3.388g和磷酸氫二鈉(Na₂HP0₄)3.533g，溶于水并在容量瓶中稀釋至1L。此溶液的pH值在25℃時(shí)為6.865。

(3)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液丙 為了使晶體具有一定的組成，應(yīng)稱取與飽和溴化鈉(或氯化鈉加蔗糖)溶液(室溫)共同放置在干燥器中平衡兩晝夜的硼砂(Na₂ B₄ O₇·10H₂O)3.80g，溶于水并在容量瓶中稀釋至1L。此溶液的pH值在25℃時(shí)為9.180。

當(dāng)被測(cè)樣品的pH值過(guò)高或過(guò)低時(shí)，應(yīng)配制與其pH值相近似的標(biāo)準(zhǔn)溶液校正儀器。

2．標(biāo)準(zhǔn)溶液的保存

①配好的標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)在聚乙烯瓶或硬質(zhì)玻璃瓶中密閉保存。

②標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值隨溫度變化而稍有差異。在室溫條件下，標(biāo)準(zhǔn)溶液一般以保存1～2個(gè)月為宜，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有渾濁、發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象時(shí)，則不能繼續(xù)使用。

③標(biāo)準(zhǔn)溶液可在4℃冰箱內(nèi)存放，且用過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)溶液不允許再倒回去，這樣可延長(zhǎng)使用期限。

3．儀器

①酸度計(jì)或離子濃度計(jì)。常規(guī)檢驗(yàn)使用的儀器，至少應(yīng)當(dāng)?shù)?.1pH單位，pH范圍從0～14。如有特殊需要，應(yīng)使用精度更高的儀器。

②玻璃電極與甘汞電極。

4．樣品的保存

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。否則，應(yīng)在采樣后把樣品保持在0~4⁰C，并在采樣后6h之內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

四、試驗(yàn)步驟

(1)儀器校準(zhǔn)操作程序按儀器使用說(shuō)明書進(jìn)行。

(2)樣品測(cè)定測(cè)定樣品時(shí)，先用蒸餾水認(rèn)真沖洗電極，再用水樣沖洗，然后將電極浸入樣品中，小心搖動(dòng)或進(jìn)行攪拌使其均勻，靜置，待讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)記下pH值。

五、試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：取樣日期、時(shí)間和地點(diǎn)，樣品的保存方法，測(cè)定樣品的日期和時(shí)間，測(cè)定時(shí)樣品的溫度，測(cè)定的結(jié)果(pH值應(yīng)取zui接近于0.1pH單位，如有特殊要求時(shí)，可根據(jù)需要及儀器的結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)而定)，其他需說(shuō)明的情況。

參考資料：分析化學(xué)